(57)【要約】      （修正有）【課題】現像容器内の現像剤を攪拌・搬送する搬送部材による現像剤の攪拌能力が向上した現像装置、カートリッジ及び画像形成装置を提供する。【解決手段】攪拌室２２に、回転軸１４ａと水平とが成す角度Θ（°）が、２°≦Θ≦１０°を満たす搬送部材１４を有し、搬送部１４ｂの先端と現像剤面が交わる交点Ａを含む第１の垂直平面Ｖ１と、搬送部１４ｂの先端と現像剤面が交わる交点Ｂを含第２の垂直平面Ｖ２と、を想定し、第１の垂直平面Ｖ１と第２の垂直平面Ｖ２との水平方向距離をＤｖ（ｍｍ）、第１の垂直平面内Ｖ１における回転軸１４ａの中心位置Ｐに対する交点Ａの垂直方向の高さをＨａ（ｍｍ）、第２の垂直平面内Ｖ２における回転軸１４ａの中心位置Ｑに対する交点Ｂの垂直方向の高さをＨｂ（ｍｍ）、としたときに、Ｈａ（ｍｍ）＋２（ｍｍ）≦Ｈｂ（ｍｍ）（但し、２５（ｍｍ）≦Ｄｖ（ｍｍ）≦１００（ｍｍ））を満たす構成とする。【選択図】図４
2006047886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に形成された静電像をトナー及びキャリアを含む現像剤で現像する現像室、及び前記現像室との間で現像剤循環経路を構成し現像剤補給を受ける攪拌室を備える現像容器と、前記現像室と前記攪拌室との間で現像剤を循環させる循環手段と、を有する現像装置において、
前記循環手段は、前記攪拌室に、現像剤搬送方向上流側から下流側に向かって上方に傾斜して設けられた回転軸の周面上にスパイラル状の搬送部を備えた搬送部材であって、前記回転軸と水平とが成す角度Θ（°）が、
２°≦Θ≦１０°  ・・・（１）
を満たす搬送部材を有し、
現像剤補給を受ける位置よりも現像剤搬送方向下流側の位置における前記攪拌室の垂直方向断面であって、その平面内の前記回転軸を含む垂線に対し前記搬送部材がその回転によって下方向に移動する側の領域において、前記搬送部の先端と現像剤面が交わる交点が存在する場合にはその交点Ａを含み、該交点が存在しない場合には前記搬送部の先端が前記回転軸の垂直方向真上にあるときの前記回転軸の垂直方向真上にある現像剤面である仮想交点Ａ’を含む第１の垂直平面と、
前記第１の垂直平面より現像剤搬送方向下流側の位置における前記攪拌室の垂直方向断面であって、前記搬送部の先端と現像剤面が交わる交点が存在する場合にはその交点Ｂを含み、該交点が存在しない場合には前記搬送部の先端が前記回転軸の垂直方向真上にあるときの前記回転軸の垂直方向真上にある現像剤面である仮想交点Ｂ’を含む第２の垂直平面と、
を想定し、
前記第１の垂直平面と前記第２の垂直平面との水平方向距離をＤｖ（ｍｍ）、
前記第１の垂直平面内における前記回転軸の中心位置Ｐに対する前記交点Ａ又は前記仮想交点Ａ’の垂直方向の高さをＨａ（ｍｍ）、
前記第２の垂直平面内における前記回転軸の中心位置Ｑに対する前記交点Ｂ又は前記仮想交点Ｂ’の垂直方向の高さをＨｂ（ｍｍ）、としたときに、
Ｈａ（ｍｍ）＋２（ｍｍ）≦Ｈｂ（ｍｍ）  ・・・（２）
（但し、２５（ｍｍ）≦Ｄｖ（ｍｍ）≦１００（ｍｍ））
を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記第１、第２の垂直平面内の点を中心として前記搬送部材の前記搬送部の回転によって形成される外接円を前記回転軸方向に見たときの半径をそれぞれＲ１（ｍｍ）、Ｒ２（ｍｍ）としたとき、
５（ｍｍ）−Ｒ１・ｃｏｓΘ（ｍｍ）≦Ｈａ（ｍｍ）≦４（ｍｍ）  ・・・（３）
を満たし、
前記第２の垂直平面内における前記高さＨｂ、及び前記第２の垂直平面より現像剤搬送方向下流側における前記高さＨｂに相当する高さは、１５（ｍｍ）＋Ｒ２・ｃｏｓΘ（ｍｍ）を超えないことを特徴とする請求項１の現像装置。
【請求項３】
５（ｍｍ）≦Ｒ１（ｍｍ）≦１５（ｍｍ）  ・・・（４）
５（ｍｍ）≦Ｒ２（ｍｍ）≦１５（ｍｍ）  ・・・（５）
を満たすことを特徴とする請求項２の現像装置。
【請求項４】
記録材に現像剤を用いて画像を形成して出力する画像形成装置の装置本体に対し着脱可能なカートリッジにおいて、請求項１〜３のいずれかの項に記載の現像装置を有することを特徴とするカートリッジ。
【請求項５】
更に、像担持体を有することを特徴とする請求項４のカートリッジ。
【請求項６】
更に、前記像担持体表面を帯電する帯電手段、前記像担持体表面を清掃するクリーニング手段のうち少なくとも１つを有することを特徴とする請求項４又は５のカートリッジ。
【請求項７】
記録材に現像剤を用いて画像を形成して出力する画像形成装置において、静電像が形成される像担持体と、請求項１〜３のいずれかの項に記載の現像装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
記録材に現像剤を用いて画像を形成して出力する画像形成装置において、請求項５〜７のいずれかの項に記載のカートリッジを取り外し可能に装着する装着手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式或いは静電記録方式を用いた画像形成装置にて用いられる現像装置、カートリッジ、及びこれらを備える画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば電子写真方式を用いた画像形成装置、その中でも特に有彩色の画像形成を行う画像形成装置においては、非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（キャリア）とを混合して現像剤として使用する二成分現像方式が広く利用されている。二成分現像方式は、現在提案されている他の現像方式に比較して、画質の安定性、装置の耐久性などの長所を備えている。
【０００３】
二成分現像方式を用いた現像装置（二成分現像装置）において、像担持体にトナーを供給して現像を行うと、現像剤中におけるトナー濃度（トナーとキャリアとの割合、或いは現像剤全体に対するトナーの割合）が次第に低下する。このトナー濃度の低下を防止するためには、新たなトナーを補給する必要がある。トナーを補給する際に、キャリアをも含む二成分現像剤を補給することもある。
【０００４】
図７は従来の一般的な二成分現像装置を示す。このような二成分現像装置に関する先行技術文献としては、例えば、特許文献１が挙げられる。
【０００５】
現像装置１０１は、現像剤を収容する現像容器１０２を有する。現像容器１０２の、被現像体たる像担持体に対向する一部分は開口している。この開口部から一部露出するようにして、像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体としての現像スリーブ１１１が回転可能に配置されている。現像容器１０２は、現像室（第１現像剤収容室）１２１と攪拌室（第２現像剤収容室）１２２とを有する。現像室１２１は、現像スリーブ１１１の軸方向に沿って配置され、その中に収容された現像剤が現像スリーブ１１１に供給される。攪拌室１２２においては、補給されたトナーと現像容器１０２内の現像剤とが混合攪拌されながら、現像室１２１とは逆方向に搬送される。現像室１２１と攪拌室１２２とは、隔壁１２５によって区画されている。しかし、隔壁１２５の長手両端部には現像剤の通過を許す第１連通部１２３、第２連通部１２４が形成されている。そして、現像室１２１と攪拌室１２２とのそれぞれに、現像剤の搬送及び攪拌を行う搬送部材（現像剤搬送攪拌部材）として第１スクリュー１１３、第２スクリュー１１４が配設されている。これにより、第１連通部１２３、第２連通部１２４を介して、現像室１２１と攪拌室１２２との間で現像剤が循環する現像剤循環経路が形成される（図中矢印Ｄ方向）。
【０００６】
現像容器１０２には、トナーを補給するためのトナー補給口が設けられている。トナー補給位置Ｔにおいて、通常、重力による落下で現像容器１０２内に補給されたトナーは、攪拌室１２２において現像容器１０２内の現像剤と攪拌される。これにより、補給されたトナーはキャリアと接触して摩擦帯電する。
【０００７】
しかし、攪拌室１２２における攪拌が不十分な場合は、補給されたトナーが十分に帯電されないまま、現像剤が第１連通部１２３より現像室１２１へ搬送される。そして、この帯電が不十分なトナーが現像動作に用いられると、画像白地部（本来トナーが付着すべきではない像担持体上の領域）にトナーかぶりが発生し、画像品位の低下を招くことがある。
【０００８】
このようなトナーかぶりを防止するためには、補給されたトナーを第１連通部１２３まで搬送される間に十分に帯電させれば良い。その手段として、従来の現像装置１０１では、攪拌室１２２におけるトナー補給位置Ｔから第１連通部１２３までの距離（以下「攪拌距離」という。）Ｌを適宜設定している。
【０００９】
しかしながら、従来の現像装置１０１においては、現像容器１０２内に補給されたトナーを十分に摩擦帯電させるために攪拌距離Ｌを適宜設定した結果、攪拌距離Ｌが、像担持体上に形成される静電像の、現像剤循環経路長手方向に沿う方向の幅、即ち、現像領域（以下「画像形成幅」という。）Ｇよりも長くなることが多かった。通常、画像形成幅Ｇは、ほぼ現像スリーブ２１１の軸方向（長手方向）長さに相当する。
【００１０】
例えば、図７の現像装置１０１では、トナー補給位置Ｔを画像形成幅Ｇよりも現像剤搬送方向上流側に設けることで、補給されたトナーを十分に帯電するために必要な攪拌距離Ｌを確保している。
【００１１】
一般に、現像装置１０１に要求される長手方向の最小長とは、画像形成幅Ｇに他ならない。しかし、図７に示した現像装置１０１では、補給されたトナーを、第１連通部１２３まで搬送する間に十分に帯電させるために、攪拌距離Ｌが画像形成幅Ｇよりも長くなっている。そのため、現像装置１０１の小型化を阻害しているばかりか、延いては画像形成装置全体の小型化をも阻害している。
【００１２】
近年の有彩色の画像に対するニーズの高まりによって、有彩色の画像形成を行う画像形成装置においても、例えば電子写真方式の白黒画像形成装置と同様に、装置の低コスト化と共に小型化が求められるようになっている。
【００１３】
上述のように現像装置１０１の長手方向の寸法を大きくせずに、且つ、補給トナーへの帯電能力を向上させる工夫としては、例えば以下のような方法がある。
【００１４】
搬送部材１１４を斜めに配置して、現像剤搬送方向上流側の位置を低く、下流側の位置を高くして、一部の現像剤が重力によって逆流するようにする。これにより、現像容器１０２に補給されて現像剤表面に浮遊するトナーの上から、逆流してきた現像剤が降りかかり、トナーを現像剤中に取り込む能力が向上する。このため、補給トナーは現像剤に速やかに混合され、トナーへの帯電能力を向上させることができる。
【００１５】
しかしながら、例えばトナー補給量が多い場合や、それが長期間におよび連続した場合、或いは現像剤が長期使用により劣化してきた場合などのより厳しい条件下においては、現像容器内の現像剤面の挙動を考慮せずに搬送部材を単に斜めに配置したのでは、必ずしも十分な攪拌能力が得られない場合がある。そのため、現像剤の攪拌能力の更なる向上が求められている。
【００１６】
尚、特許文献２は、図８及び図９に示すように、第２スクリュー２２７を、第１スクリュー２２６に対して傾斜して設ける構成を開示している。そして、特許文献２に記載の現像装置では、第１スクリュー２２６の現像剤搬送方向下流側端部と第２スクリュー２２７の現像剤搬送方向上流側端部との間に、第１スクリュー２２６により搬送されてきた現像剤を第２スクリュー２２７へと落下する現像剤落下空間２３４を形成する。又、現像剤落下空間２３４の下方には、現像剤を第２スクリュー２２７へと案内する傾斜面２３５を設ける。現像剤及び補給トナーは、現像剤落下空間２３４を通して傾斜面２３５上に落下する。そして、傾斜面２３５上で現像剤と補給トナーとが重ね合わされて撹拌され、傾斜面２３５を滑って第２スクリュー２２７の現像剤搬送方向上流側端部に搬送される。これにより、補給したトナーの現像剤中への分散性等を良くしようとしている。しかしながら、特許文献２は、上記現像剤落下空間２３４を確保するように、第２スクリュー２２７を第１スクリュー２２６に対して傾斜させているに過ぎない。特許文献２は、第２スクリュー２２７により搬送される現像剤を適度に逆流させることで、第２スクリュー２２７の現像剤攪拌能力を向上させることについては開示も示唆もしていない。
【特許文献１】特開昭５５―３２０６０号公報
【特許文献２】特開２００３−５５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、現像容器内の現像剤を攪拌・搬送する搬送部材による現像剤の攪拌能力が向上した現像装置、カートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的は本発明に係る現像装置、カートリッジ及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、像担持体上に形成された静電像をトナー及びキャリアを含む現像剤で現像する現像室、及び前記現像室との間で現像剤循環経路を構成し現像剤補給を受ける攪拌室を備える現像容器と、前記現像室と前記攪拌室との間で現像剤を循環させる循環手段と、を有する現像装置において、
前記循環手段は、前記攪拌室に、現像剤搬送方向上流側から下流側に向かって上方に傾斜して設けられた回転軸の周面上にスパイラル状の搬送部を備えた搬送部材であって、前記回転軸と水平とが成す角度Θ（°）が、
２°≦Θ≦１０°  ・・・（１）
を満たす搬送部材を有し、
現像剤補給を受ける位置よりも現像剤搬送方向下流側の位置における前記攪拌室の垂直方向断面であって、その平面内の前記回転軸を含む垂線に対し前記搬送部材がその回転によって下方向に移動する側の領域において、前記搬送部の先端と現像剤面が交わる交点が存在する場合にはその交点Ａを含み、該交点が存在しない場合には前記搬送部の先端が前記回転軸の垂直方向真上にあるときの前記回転軸の垂直方向真上にある現像剤面である仮想交点Ａ’を含む第１の垂直平面と、
前記第１の垂直平面より現像剤搬送方向下流側の位置における前記攪拌室の垂直方向断面であって、前記搬送部の先端と現像剤面が交わる交点が存在する場合にはその交点Ｂを含み、該交点が存在しない場合には前記搬送部の先端が前記回転軸の垂直方向真上にあるときの前記回転軸の垂直方向真上にある現像剤面である仮想交点Ｂ’を含む第２の垂直平面と、
を想定し、
前記第１の垂直平面と前記第２の垂直平面との水平方向距離をＤｖ（ｍｍ）、
前記第１の垂直平面内における前記回転軸の中心位置Ｐに対する前記交点Ａ又は前記仮想交点Ａ’の垂直方向の高さをＨａ（ｍｍ）、
前記第２の垂直平面内における前記回転軸の中心位置Ｑに対する前記交点Ｂ又は前記仮想交点Ｂ’の垂直方向の高さをＨｂ（ｍｍ）、としたときに、
Ｈａ（ｍｍ）＋２（ｍｍ）≦Ｈｂ（ｍｍ）  ・・・（２）
（但し、２５（ｍｍ）≦Ｄｖ（ｍｍ）≦１００（ｍｍ））
を満たすことを特徴とする現像装置である。
【００１９】
本発明の他の態様によれば、上記本発明の現像装置を少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能とされたカートリッジが提供される。又、本発明の他の態様によれば、上記本発明の現像装置を有する画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、現像容器内の現像剤を攪拌・搬送する搬送部材による現像剤の攪拌能力が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る現像装置、カートリッジ及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２２】
実施例１
［画像形成装置の全体構成及び動作］
先ず、図１を参照して、本発明を適用する画像形成装置の一実施例の全体構成及び動作について説明する。図１は、本発明を適用した画像形成装置１００の一実施例の概略断面を示す。
【００２３】
本実施例の画像形成装置１００は、複数の像形成手段として、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成する４つの画像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋを備えたカラー電子写真画像形成装置である。画像形成装置１００は、画像形成装置本体１０に対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部ホスト機器、或いは画像形成装置本体１０に付属若しくは通信可能に接続された原稿読み取り装置からの画像情報信号に応じて、記録材Ｐにカラー画像を形成することができる。
【００２４】
先ず、画像形成装置１００の全体の動作について説明する。本実施例では、画像形成装置１００が備える各画像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋは、基本的に同一の構成を有し、形成する画像の色が異なる。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの画像形成部に属する要素であることを示すために図中符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略し、総括的に説明する。
【００２５】
画像形成部５０は、像担持体として図中矢印方向に回転可能なドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）５１を有する。画像形成時には、先ず回転する感光ドラム５１の表面が、帯電手段としての一次帯電器５２によって帯電される。帯電した感光ドラム５１の表面を、各画像形成部５０に対応する色分解された画像情報信号に応じて、画像書き込み手段（露光手段）としてのレーザスキャナ５３によって走査露光する。これにより、感光ドラム５１上に対応する色の画像情報信号に応じた静電像が形成される。そして、この静電像は、現像装置１によってトナーで現像され、感光ドラム５１上にトナー像が形成される。
【００２６】
各画像形成部５０の感光ドラム５１に対向して無端移動可能なように、記録材搬送手段としての搬送ベルト５６が配設されている。そして、搬送ベルト５６を介して各画像形成部５０の感光ドラム５１と対向する位置には、転写手段としての転写帯電器５４が設けられている。上述のようにして感光ドラム５１上に形成されたトナー像は、転写帯電器５４により印加される転写バイアスによって、搬送ベルト５６上の記録材Ｐ上に転写される。
【００２７】
記録材Ｐは、記録材収容部たるカセット６１からピックアップローラ６２などの記録材供給手段によって、レジストローラ６３まで搬送される。そして、記録材Ｐは、レジストローラ６３によりここで各画像形成部５０における画像形成動作と同期するようにして搬送ベルト５６へと送り出される。
【００２８】
例えば、フルカラー画像を形成する場合、上述のような画像形成動作を、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成部５０において行う。これにより、搬送ベルト５６上を搬送される記録材Ｐに、順次トナー像が転写され、記録材Ｐ上に所望のフルカラー画像が形成される。単色画像の形成時には、所望の色を形成する画像形成部のみを用いることで、同様に記録材Ｐにトナー像を形成することができる。
【００２９】
その後、記録材Ｐは搬送ベルト５６から剥離され、定着装置６４に搬送される。定着装置６４よって加圧／加熱されることで、記録材Ｐ上に転写されたトナー像は永久画像となる。又、転写後に感光ドラム５１上に残った転写残トナーは、クリーニング手段としてのクリーニング装置５５により除去され、次の画像形成に備える。クリーニング装置５５は、ブレード状のクリーニング部材を有する。
【００３０】
［現像装置］
次に、図２及び図３を参照して、現像装置１について説明する。
【００３１】
現像装置１は、現像剤を収容する現像容器２を有する。現像容器２内には、現像剤として主に非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（キャリア）とを備える二成分現像剤が収容されている。初期状態の現像剤中のトナー濃度は、本実施例では７重量％である。但し、この値はトナーの帯電量、キャリア粒径、画像形成装置の構成などで適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に従わなければいけないものではない。
【００３２】
現像容器２は、感光ドラム５１に対向した一部分が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像剤担持体としての現像スリーブ１１が回転可能に配置されている。現像スリーブ１１は非磁性材料で構成され、磁界発生手段としての固定のマグネット１２を内包する。本実施例では、マグネット１２は、外周に沿って複数の磁極を有する。そして、現像動作時には、現像スリーブ１１は、図中矢印方向に回転し、現像容器２内の二成分現像剤を層状に保持して、感光ドラム５１と対向する現像領域に担持搬送する。現像スリーブ１１上に担持された現像剤は、現像領域において穂立ちした磁気ブラシを形成する。この磁気ブラシは、感光ドラム５１の表面に接触又は近接させられる。これにより、感光ドラム５１の表面に形成されている静電像に応じて二成分現像剤中のトナーが感光ドラム５１側に供給され、その静電像は現像される。
【００３３】
通常、少なくとも現像動作時には、現像スリーブ１１に所定の現像バイアスが印加され、感光ドラム５１と現像スリーブ１１との間に形成される電界の作用により、トナーを感光ドラム５１へと転移させる。又、現像スリーブ１１上に担持する現像剤量を規制するために、現像領域より現像スリーブ１１の回転方向上流側において、現像剤量規制手段１８が設けられている。現像剤量規制部材１８は、マグネット１２と協働して磁界の作用によって現像剤層厚を規制する。
【００３４】
感光ドラム５１上の静電像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ１１の回転にしたがって搬送され、現像容器２の、後述する現像室（第１現像剤収容室）２１に回収される。
【００３５】
現像容器２は、隔壁２５により現像室（第１現像剤収容室）２１（現像スリーブ１１に近い側）と攪拌室（第２現像剤収容室）２２（現像スリーブ１１から遠い側）とに略二分されている。現像室２１、攪拌室２２は、本実施例では、図３に示す上面から見て現像スリーブ１１の軸方向に沿って略平行に延在する。隔壁２５は、現像容器２の内部の長手方向両端部側壁２６、２７までは達しておらず、これにより現像室２１と攪拌室２２との間で現像剤の通過を許す第１連通部２３と第２連通部２４とが形成されている。
【００３６】
そして、現像室２１、攪拌室２２には、現像室２１と攪拌室２２との間で現像剤を循環させる循環手段が設けられている。この循環手段は、現像室２１、攪拌室２２の長手軸線方向に沿って、それぞれ現像剤の搬送及び攪拌を行う搬送部材として第１スクリュー１３、第２スクリュー１４を有する。これら第１、第２スクリュー１３、１４により、現像剤は、現像容器２内を混合及び攪拌されながら循環する。本実施例の現像装置１における現像剤循環の方向は、現像室２１で図２の紙面奥側から手前側に向かう方向、攪拌室２２で図２の紙面手前側から奥側に向かう方向である（図３中矢印Ｄ方向）。
【００３７】
画像形成によって消費された分のトナーは、トナーカートリッジ３から補給口３３、及び現像容器２に配設された現像剤補給機構１７の受取口１７ａを通過して、現像剤補給機構１７内へと搬送される。トナーカートリッジ３内のトナーは、該トナーカートリッジ３が備える攪拌部材の回転力と重力とによって、現像剤補給機構１７へと搬送される。そして、現像剤補給機構１７が備える現像剤補給手段としての補給スクリュー１７ｃの回転に従い、現像剤補給機構１７内のトナーは、補給口１７ｂを介して現像容器２の攪拌室２２内に補給される。トナー補給量は、トナー濃度検知手段として、例えば、現像装置１に設けられた反射型光センサ１９の検知信号、或いは色毎の画像情報信号に基づく画素毎の濃度情報から演算（積算）されるトナーの消費量情報などに基づいて求められる。補給スクリュー１７ｃは、求められたトナー補給量に応じて、適宜、必要なトナー量が現像容器２に補給されるように駆動される。
【００３８】
ここで、本実施例にて用いられる現像剤について説明する。上述のように、本実施例では、主に非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（キャリア）とを備える二成分現像剤を用いる。
【００３９】
トナーは、一般に、粉砕法ないしは重合法を用いて製造された、樹脂中に着色剤などを混合した樹脂粒子である。トナーの体積平均粒径は５〜１５μｍ程度である。トナーは、必要に応じてその他の微粒子添加剤が外添されている。本実施例で用いるトナーは、ポリエステル系樹脂を用いて粉砕法により製造した負帯電性のトナーであり、その体積平均粒径は７μｍである。しかし、本発明の効果を得るためには、トナーは必ずしもこの構成に限られるものではない。
【００４０】
キャリアは、一般に、フェライトなどの粒子、あるいは樹脂中に磁性体を分散した粒子を主体としている。キャリアは、必要に応じ表面に樹脂コート層が設けられる。キャリアの体積平均粒径は２０〜７０μｍ程度である。本実施例では、フェライトをコアとしてシリコン樹脂を表層にコートした体積平均粒径５０μｍのキャリアを用いた。しかし、本発明の効果を得るためには、キャリアは必ずしもこの構成に限られるものではない。
【００４１】
［現像剤の循環経路］
次に、現像容器２における現像剤の循環経路について説明する。
【００４２】
図２及び図３を参照して、本実施例では、第１スクリュー１３及び第２スクリュー１４は、それぞれ現像室２１、攪拌室２２の長手軸線方向と略平行に設けられた回転軸１３ａ、１４ａと、その周りに設けられたスパイラル形状の搬送部（翼部，スパイラル部材）１３ｂ、１４ｂとを有する。
【００４３】
本実施例では、第１、第２スクリュー１３、１４は、回転軸１３ａ、１４ａの軸半径（第１、第２スクリュー１３、１４を回転軸方向に見たときの回転軸１３ａ、１４ａの半径：以下、単に「回転軸の半径」ともいう。）が３ｍｍである。そして、この回転軸１３ａ、１４ａの周面上に、半径（第１、第２スクリュー１３、１４を回転軸方向に見たときにスパイラル状の搬送部１３ｂ、１４ｂの回転によって形成される外接円の半径：以下、単に「搬送部の半径」ともいう。）が８ｍｍのスパイラル形状の搬送部１３ｂ、１４ｂが、回転軸方向に２０ｍｍ間隔で配設されている。又、第１スクリュー１３の回転数は２５０ｒｐｍ、第２スクリュー１４の回転数は４２０ｒｐｍである。尚、本実施例では、第１スクリュー１３は、図２中時計方向に回転し、第２スクリュー１４は、図２中反時計方向に回転する。
【００４４】
本実施例の現像装置１では、攪拌室２２（より詳しくは攪拌室２２の底面（底部）２２ａ）は、現像剤搬送方向上流側から下流側に向かって水平方向に対して５度上方に傾斜している（第２連通部２４側から第１連通部２３側に向かって登り勾配）。このように、攪拌室２２は、現像スリーブ１１に対しねじれの位置関係にある。そして、第２スクリュー１４の回転軸１４ａは、攪拌室２２の底面２２ａと略平行に配置されており、水平方向に対して５度の傾き（現像剤搬送方向上流側から下流側に向かって登り勾配）を持って攪拌室２２に配置されている。
【００４５】
こうして攪拌室２２における現像剤の搬送方向上流から下流方向（図中矢印Ｄ方向）に登り勾配の傾斜を設けることにより、攪拌室２２での現像剤搬送方向に対して逆らう向きの重力方向成分の力が生じ、現像剤の一部を逆流させる効果が生まれる。
【００４６】
一方、本実施例では、現像室２１（より詳しくは現像室２１の底面（底部）２１ａ）は、現像スリーブ１１の長手全域への安定した現像剤供給のために、略水平方向、即ち、ここでは現像スリーブ１１と略平行に配置される。そして、第１スクリュー１３の回転軸１３ａは、現像室２１の底面２１ａと略平行に配置されており、略水平に配置されている。
【００４７】
本発明者らの検討によれば、攪拌室２２の水平に対する傾き、スクリュー１４の回転軸１４ａの水平に対する傾きは、２°〜１０°とすることが好ましい。即ち、攪拌室２２（その底面２２ａ）及び第２スクリュー１４の回転軸１４ａと、水平（重力方向に対する垂直方向）との成す角度Θは、
２°≦Θ≦１０°      ・・・（１）
とする。攪拌室の傾きΘについての実験結果は後述する。
【００４８】
通常、攪拌室２２と第２スクリュー１４の回転軸１４ａとは略平行に配置され、攪拌室２２と水平とが成す角度と、第２スクリュー１４と水平とが成す角度とは同じとされる。従って、以下これらを総称して「攪拌室の傾きΘ（°）」という。
【００４９】
尚、本明細書において、現像装置１の要素、例えば現像室２１、攪拌室２２等の配向について水平方向（或いはこれに直交する垂直（鉛直）方向）と対象させる場合、現像装置１（現像容器２）、画像形成装置１００の通常使用状態におけるものである。典型的には、現像装置１（現像容器２）、画像形成装置１００の通常使用状態において、現像装置１（現像容器２）の全体としての長手軸線方向（現像スリーブ１１の長手軸線方向）が水平方向に相当する。但し、厳密に水平であることのみを意味するものではなく、現像装置１（現像容器２）、画像形成装置１００の通常使用に問題ない程度水平からずれていてもよい。
【００５０】
そして、本実施例では、攪拌室２２から現像室２１へ現像剤を受け渡す第１連通部２３においては、攪拌室２２の底面２２ａと現像室２１の底面２１ａとが鉛直方向同位置である。一方、現像室２１から攪拌室２２へ現像剤を受け渡す第２連通部２４においては、攪拌室２２の底面２２ａが現像室２１の底面２１ａよりも鉛直方向下方位置にある。
【００５１】
従って、第１連通部２３においては、両底面２１ａ、２２ａが鉛直方向同位置であるために、攪拌室２２から現像室２１への滑らかな現像剤の受け渡しが可能である。又、第２連通部２４においても、現像室２１から攪拌室２２への現像剤の落下動作により現像剤の受け渡しを行うので、滑らかな受け渡しが可能である。
【００５２】
本実施例の現像装置１では、画像形成幅Ｇは３０５ｍｍであり、現像室２１及び攪拌室２２の長手長さも同様に３０５ｍｍである。
【００５３】
そして、本実施例の現像装置１におけるトナー補給位置Ｔは、攪拌室２２において、現像室２１及び攪拌室２２の長手一方の端部に設けられた第２連通部２４より１０ｍｍ下流位置としている。
【００５４】
［攪拌室の現像剤面Ｓ］
次に、図４及び図５を参照して、本実施例において特徴的な攪拌室２２の現像剤面Ｓについて説明する。現像剤面Ｓとは、現像容器２内に収容された現像剤が現像容器２の内部空間と成す界面を意味する。
【００５５】
本実施例では、攪拌室２２内での現像剤搬送方向に対して逆流する方向の重力成分を利用して現像剤の攪拌性を向上するのに加え、更に現像剤搬送方向下流側から逆流してくる現像剤によって、現像剤面を浮遊するトナーを現像剤中への引き込みを補助する。概して、本実施例では、攪拌室２２内において、第２スクリュー１４の回転軸１４ａの傾きに加えて、現像剤搬送方向において現像剤面の落差を設ける。より具体的には、攪拌室２２における現像剤搬送方向の２点、即ち、後述の所定の第１の垂直平面Ｖ１と、第２の垂直平面Ｖ２とでの現像剤面Ｓの高さを規定する。尚、ここでいう垂直とは、重力方向を指す。
【００５６】
図４は、攪拌室２２の垂直断面図であり、現像剤面Ｓと第２スクリュー１４の様子を示す。図４において、現像剤搬送方向は、紙面の手前側から奥側方向である。第２スクリュー１４のスパイラル状の搬送部１４ｂによって、現像剤搬送方向に押されている現像剤面Ｓを一点鎖線で示す。又、視点より見えている現像剤面Ｓを実線で示す。更に、実線で示す現像剤面Ｓの下方の斜線部が、視点より見えている現像剤を示す。
【００５７】
又、図５は、攪拌室２２を現像スリーブ１１とは反対側から見たときの攪拌室２２内の第２スクリュー１４と現像剤面Ｓの様子を示す。
【００５８】
図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ現像剤搬送方向における２点での垂直断面、即ち、第１の垂直平面Ｖ１、第２の垂直平面Ｖ２を示す。
【００５９】
第２スクリュー１４を軸方向に見たときに搬送部１４ｂの回転によって形成される外接円を、第１の垂直平面Ｖ１の位置にて、この第１の垂直平面Ｖ１（つまり重力方向）に展開した図形、即ち、第１の垂直平面Ｖ１において第２スクリュー１４の回転によって形成される円筒の断面は、長辺（図中横方向、即ち、水平方向）の半径（長径）がＲ１（ｍｍ）、短辺（図中縦方向、即ち、垂直方向）の半径（短径）がＲ１・ｃｏｓΘ（ｍｍ）の楕円となる。
【００６０】
又、第２スクリュー１４を軸方向に見たときに搬送部１４ｂの回転によって形成される外接円を、第２の垂直平面Ｖ２の位置にて、この第２の垂直平面Ｖ２（つまり重力方向）に展開した図形、即ち、第２の垂直平面Ｖ２において第２スクリュー１４の回転によって形成される円筒の断面は、長辺（図中横方向、即ち、水平方向）の半径（長径）がＲ２（ｍｍ）、短辺（図中縦方向、即ち、垂直方向）の半径（短径）がＲ２・ｃｏｓΘ（ｍｍ）の楕円となる。
【００６１】
同様に、第１、第２の垂直平面Ｖ１、Ｖ２において回転軸１４ａの回転で形成される図形は、それぞれ長辺（図中横方向）の半径がｒ１（ｍｍ）、ｒ２（ｍｍ）、短辺（図中縦方向）の半径がｒ１・ｃｏｓΘ（ｍｍ）、ｒ２・ｃｏｓΘ（ｍｍ）の楕円となる。
【００６２】
図５に、これら第１の垂直断面Ｖ１と、第２の垂直断面Ｖ２を破線で示す。
【００６３】
［第１の垂直平面Ｖ１、第２の垂直平面Ｖ２］
ここで、第１の垂直平面Ｖ１、第２の垂直平面Ｖ２は、次のように定義されるものである。
【００６４】
先ず、第１の垂直平面Ｖ１、第２の垂直平面Ｖ２は、攪拌室２２のトナー補給位置Ｔよりも現像剤搬送方向下流側に位置する。
【００６５】
そして、第１の垂直平面Ｖ１、第２の垂直平面Ｖ２は、その平面内の第２スクリュー１４の回転軸１４ａを含む垂線に対し、第２スクリュー１４がその回転によって下方向に移動する側の領域において、次のいずれかの点を含むものとする。
【００６６】
第２スクリュー１４のスパイラル状の搬送部１４ｂの先端と現像剤面Ｓが交わる交点が存在する場合には、第１の垂直平面Ｖ１、第２の垂直平面Ｖ２は、その交点を含んでいる。詳しくは後述するが、図４（ａ）は搬送部１４ｂと現像剤面Ｓとの交点（点Ａ）を含む第１の垂直平面Ｖ１、又、図４（ｂ）は搬送部１４ｂと現像剤面Ｓとの交点（点Ｂ）を含む第２の垂直平面Ｖ２を、その平面に対し垂直方向から見た攪拌室２２の断面を示す。
【００６７】
一方、第２スクリュー１４のスパイラル状の搬送部１４ｂの先端と現像剤面Ｓが交わる交点が存在しない場合、即ち、その平面内において現像剤面Ｓが第２スクリュー１４のスパイラル状の搬送部１４ｂの垂直方向最大高さを超える場合には、次の点を含んでいる。この場合には、第２スクリュー１４のスパイラル状の搬送部１４ｂの先端が、第２スクリュー１４の回転軸１４ａの垂直方向真上にあるときの、回転軸１４ａの垂直方向真上の点（仮想交点）を含んでいる。詳しくは後述するが、図４（ｃ）は、搬送部１４ｂと現像剤面Ｓとの交点を含まない場合の第２の垂直平面Ｖ２を、その平面に対し垂直方向から見た攪拌室２２の断面を示す。図４（ｃ）は、第２の垂直平面Ｖ２に関し、搬送部１４ｂと現像剤面Ｓとの交点を含まない場合を示す。同様に、第１の垂直平面Ｖ１が搬送部１４ｂと現像剤面Ｓとの交点を含まない場合にも、上記のようにして仮想交点を決めることができる。
【００６８】
［第１の垂直平面Ｖ１における現像剤面Ｓの高さＨａ］
図４（ａ）は、トナー補給位置Ｔから現像剤搬送方向下流に向かって水平に約２０ｍｍの位置の第１の垂直平面Ｖ１における、現像剤面Ｓと第２スクリュー１４の様子を示す。
【００６９】
第２スクリュー１４の回転方向は図中矢印Ｘで示す左回り方向である。従って、補給されたトナーは、回転軸１４ａの中心位置Ｐよりも図中左側で、第２スクリュー１４の回転により現像剤との混合攪拌を受ける。つまり、第１の垂直平面Ｖ１において、第２スクリュー１４の回転軸１４ａを含む垂線に対し、第２スクリュー１４がその回転によって下方向に移動する側の領域において、補給されたトナーは、第２スクリュー１４の回転により現像剤との混合攪拌を受ける。図中点Ａは、第２スクリュー１４の搬送部１４ｂの先端と現像剤面Ｓが交わる交点である。
【００７０】
第２スクリュー１４の搬送部１４ｂは、現像剤を現像剤搬送方向に押し出しながら搬送する。しかし、図中点Ａの位置から左側の斜線部で示した領域では、現像剤面Ｓが搬送部１４ｂを超える。この部分の現像剤は、第２スクリュー１４の設置角度（本実施例では５°）分の重力方向の力を受ける。そのため、この部分の現像剤は、図中紙面手前側、即ち、現像剤搬送方向に対し逆流する方向に移動する。
【００７１】
ここで、第１の垂直平面Ｖ１における第２スクリュー１４の回転軸１４ａの中心位置Ｐに対する点Ａの垂直方向距離を、点Ａの高さＨａ（ｍｍ）とする。図４（ａ）に示すように、点Ａが第２スクリュー１４の回転軸１４ａより垂直方向上方にある場合の点Ａの高さＨａにはプラス符号付し（但し、プラスの場合は省略することがある。）、点Ａが第２スクリュー１４の回転軸１４ａより垂直方向下方にある場合の点Ａの高さＨａにはマイナス符号を付す。本実施例では、点Ａの高さＨａは３ｍｍである。
【００７２】
［第２の垂直平面Ｖ２における現像剤面Ｓの高さＨｂ］
図４（ｂ）は、トナー補給位置Ｔから現像剤搬送方向下流に向かって水平に約１００ｍｍ（即ち、トナー補給位置Ｔから現像剤搬送方向下流に向かって水平に約１２０ｍｍ）の位置の第２の垂直平面Ｖ２における、現像剤面Ｓと第２スクリュー１４の様子を示す。
【００７３】
第２スクリュー１４の回転方向は図中矢印Ｘで示す左回り方向である。従って、補給されたトナーは、回転軸１４ａの中心位置Ｑよりも図中左側で、第２スクリュー１４の回転により現像剤との混合攪拌を受ける。つまり、第２の垂直平面Ｖ２において、第２スクリュー１４の回転軸１４ａを含む垂線に対し、第２スクリュー１４がその回転によって下方向に移動する側の領域において、補給されたトナーは、第２スクリュー１４の回転により現像剤との混合攪拌を受ける。図中点Ｂは、第２スクリュー１４の搬送部１４ｂの先端と現像剤面Ｓが交わる交点である。
【００７４】
図４（ａ）の場合と同様に、第２スクリュー１４の搬送部１４ｂは、現像剤を現像剤搬送方向に押し出しながら搬送する。しかし、図中点Ｂの位置から左側の斜線部で示した領域では、現像剤面Ｓが搬送部１４ｂを超える。この部分の現像剤は、第２スクリュー１４の設置角度（本実施例では５°）分の重力方向の力を受ける。そのため、この部分の現像剤は、図中紙面手前側、即ち、現像剤搬送方向に対し逆流する方向に移動する。
【００７５】
ここで、第２の垂直平面Ｖ２における第２スクリュー１４の回転軸１４ａの中心位置Ｑに対する点Ｂの垂直方向距離を、点Ｂの高さＨｂ（ｍｍ）とする。図４（ｂ）に示すように、点Ｂが第２スクリュー１４の回転軸１４ａより垂直方向上方にある場合の点Ｂの高さＨｂにはプラス符号付し（但し、プラスの場合は省略することがある。）、点Ｂが第２スクリュー１４の回転軸１４ａより垂直方向下方にある場合の点Ｂの高Ｈｂさにはマイナス符号を付す。本実施例では、点Ｂの高さＨｂは７ｍｍである。つまり、本実施例では、点Ｂの高さＨｂは、点Ａの高さＨａに比べて４ｍｍ高い。
【００７６】
［現像剤引き込み能力］
このように、攪拌室２２において、第２スクリュー１４の回転軸１４ａの傾きに加えて、現像剤搬送方向で現像剤面Ｓの落差を設けることで、現像剤が搬送部１４ｂを乗り超えて逆流する現象を効果的に得ることができる。その結果、現像剤内に引き込まれずに現像剤面Ｓ上に浮遊するトナーを、更に現像剤搬送方向下流側の位置から逆流する現像剤によって、現像剤面Ｓの下に潜り込ませることができる。これにより、補給されたトナーを現像剤中に引き込む能力を補助する効果が得られる。
【００７７】
ここで、第１の垂直平面Ｖ１と第２の垂直平面Ｖ２との水平方向距離Ｄｖは２５ｍｍ以上、１００ｍｍ以下に設定する。そして、この時の点Ｂの高さＨｂは、点Ａの高さＨａよりも２ｍｍ以上高くすることが必要であることが分かった。即ち、
Ｈａ（ｍｍ）＋２（ｍｍ）≦Ｈｂ（ｍｍ）      ・・・（２）
（但し、２５≦Ｄｖ≦１００（ｍｍ））
更に詳しくは後述の実験結果に示すが、第１の垂直平面Ｖ１と第２の垂直平面Ｖ２との水平方向距離Ｄｖを上記範囲に設定したときに点Ｂの高さが式（２）で定義されるものより低い場合、例えばトナー補給量が多い場合やそれが長期にわたり連続した場合、或いは現像剤が長期使用により劣化している場合などの厳しい条件下において、第２スクリュー１４のトナーに対する帯電付与能力を向上させるという本発明の効果を得ることができない。
【００７８】
尚、第２の垂直平面Ｖ２において、現像剤面Ｓがより高くなる方向を考える。図４（ｃ）に示すように、現像剤面Ｓが搬送部１４ｂのその断面内における垂直方向最大高さを超える場合が考えられる。この場合の現像剤面Ｓの高さは、次のようにして決める。この場合、第２の垂直平面Ｖ２は、第２スクリュー１４の搬送部１４ｂの先端が回転軸１４ａの真上にあるときの、回転軸１４ａの真上の現像剤面Ｓを仮想交点Ｂ’として含む。つまり、その断面内において第２スクリュー１４を軸方向に見たときにスパイラル状の搬送部１４ｂが回転によって形成する外接円の最高点の真上を交点Ｂの代用点（仮想交点Ｂ’）として考える。そして、上記点Ｂの代わりに、仮想交点Ｂ’の高さを上記高さＨｂとして考えればよい。
【００７９】
第１の垂直平面Ｖ１において、現像剤面Ｓが搬送部１４ｂのその断面内における垂直方向最大高さを超える場合についても、同様にして仮想交点Ａ’を想定し、上記点Ａの代わりに、仮想交点Ａ’の高さを上記高さＨａとして考えればよい。
【００８０】
次に、実験結果に基づいて本発明の効果を更に顕著とする条件について説明する。
【００８１】
（実験条件）
実験は、画像形成装置１００においてＡ４サイズ、画像比率５％（Ａ４ベタ画像に対する画像面積比）の条件で５万ページ相当の耐久試験を行なった後の現像剤を用いて行なった。耐久試験においては、通常通り、画像形成により消費した分に相当するトナーを現像剤補給機構１７により補給した。
【００８２】
尚、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各画像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋの現像装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを、それぞれ単独で用いて実験を行った。本実施例では、各色用の現像装置１は現像色が異なる以外は実質的に同じ構成である。各色用の現像装置１について実験結果は同様であった。
【００８３】
先ず、攪拌室２２の水平方向に対する傾き（第２連通部２４側から第１連通部２３側に向かって登り勾配）Θを１°、２°、５°、１０°、１２°として循環性を目視にて確認した。
【００８４】
その結果、Θ＝１°では現像剤搬送方向に逆流する流れが弱く、本発明の効果が少ないことが分かった。又、Θ＝１２°では重力方向成分の力が大きくなるため、後述する実験条件によっては、現像剤の循環を所望の状態にすることが困難な場合があり、本発明の効果を安定して得ることが困難であることが分かった。このため、攪拌室２２の傾きΘは、２°〜１０°の範囲とすることが好ましい。即ち、攪拌室２２の傾きΘは、好ましくは、
２°≦Θ≦１０°      ・・・（１）
とする。
【００８５】
次に、循環が成立する範囲で最も本発明の効果が出にくいと思われるΘ＝２°の条件にて、現像剤面Ｓの位置を表わす上記点Ａの高さＨａ、点Ｂの高さＨｂを、現像容器２内に投入する現像剤量、第１スクリュー１３、第２スクリュー１４の回転数によって変えながら、次のような実験を行なった。
【００８６】
尚、点Ａの高さＨａの測定点は、トナー補給位置Ｔから現像剤搬送方向下流に向かって水平に約２０ｍｍの位置、点Ｂの高さＨｂの測定点はトナー補給位置Ｔから現像剤搬送方向下流に向かって水平に約１２０ｍｍ（即ち、点Ａから現像剤搬送方向下流に向かって水平に約２０ｍｍ）の位置とした。
【００８７】
現像剤面Ｓの高さを測定する際には、現像剤搬送状態にある現像装置１を所定のタイミングで停止させて測定する。このとき、現像装置１を停止させるタイミングを工夫することで点Ａ、点Ｂの測定点の位置がそれぞれ約２０ｍｍ、１２０ｍｍとなるようにして測定してもよい。又、任意のタイミングで現像装置１を停止させ、トナー補給位置Ｔから現像剤搬送方向下流に２０ｍｍとなる点に対し下流側に最初に現れる、第２スクリュー１４の搬送部１４ｂの先端と現像剤面Ｓが交わる点を点Ａ、同様にトナー補給位置Ｔから現像剤搬送方向下流に１２０ｍｍとなる点に対し下流側に最初に現れる、第２スクリュー１４の搬送部１４ｂの先端と現像剤面Ｓが交わる点を点Ｂとしてもよい。
【００８８】
上記のように耐久試験を行った現像容器２に対し、トナー補給位置Ｔにおいてトナー２ｇを補給し、次の２つの特性Ａ、Ｂについて評価した。
【００８９】
・特性Ａ：補給トナーの引き込み性能（目視）
・特性Ｂ：補給されたトナーを含む現像剤の第２連通部２４における帯電量分布
【００９０】
ここで、二成分現像剤に引き込まれる前の状態のトナーは、そのトナーが有彩色であれば、二成分現像剤に比して明らかに色彩が鮮やかであるため、補給されたトナーが二成分現像剤に引き込まれて分散されたかどうかを目視によって確認することができる。又、トナーが黒の場合であっても、その光沢感が異なるため、引き込まれて分散される前のトナーと二成分現像剤を目視で区別することができる。
【００９１】
特性Ａの補給トナーの引き込み性能に関しては、現像装置１の駆動中に補給されたトナーが、点Ａ〜点Ｂ間の領域において二成分現像剤中に引き込まれるまでの時間を目視にて測定し、補給されてから３０秒以内に補給されたトナーが二成分現像剤表面上より消失（すなわち二成分現像剤中に引き込まれたことを示す）した場合を良好（○）、トナー消失までに３０秒以上の時間がかかった場合を不良（×）とした。
【００９２】
又、特性Ｂの帯電量分布に関しては、ホソカワミクロン（株）製のＥ−Ｓｐａｒｔ  Ａｎａｌｉｚｅｒを用いて測定を行ない、実質的に全てのトナーが負極性の場合を良好（○）、摩擦帯電されない（帯電量がゼロ）若しくは正極性となるトナーが多くなる場合を不良（×）とした。結果を表１に示す。
【００９３】
【表１】
2006047886.tif 000003
【００９４】
先ず、上記実験の結果から、上述のように、点Ｂの高さＨｂは上記式（２）、即ち、
Ｈａ（ｍｍ）＋２（ｍｍ）≦Ｈｂ（ｍｍ）      ・・・（２）
（但し、２５≦Ｄｖ≦１００（ｍｍ））
を満たす必要があることが分かる。
【００９５】
第１の垂直平面Ｖ１と第２の垂直平面Ｖ２との水平方向距離Ｄｖを上記範囲に設定したときに点Ｂの高さが式（２）で定義されるものより低い場合、即ち、式（２）で定義されるものより現像剤搬送方向での現像剤面Ｓの落差が小さいと、補給されたトナーを現像剤中に引き込む能力はあるが、引き込んだトナーを現像剤中のキャリアによって帯電する能力が劣る。又、上記式（２）で定義されるものより現像剤搬送方向での現像剤面Ｓの落差が大きくなると、現像剤の循環を所望の状態にすることが困難な場合がある。これは、第２スクリュー１４の回転軸１４ａの傾きによる重力成分に加えて、更に現像剤搬送方向下流側から逆流してくる現像剤によって現像剤面を浮遊するトナーを現像剤中へ潜り込ませる効果を得られなかったためと考えられる。このため、例えばトナー補給量が多い場合やそれが長期にわたり連続した場合、或いは現像剤が長期使用により劣化している場合などの厳しい条件下において、第２スクリュー１４のトナーに対する帯電付与能力を向上させるという本発明の効果を得ることができない。
【００９６】
更に、上記実験の結果から以下のことが分かる。
【００９７】
ここで、本例では、第２スクリュー１４を軸方向に見たときに第２スクリュー１４のスパイラル状の搬送部１４ｂの回転によって形成される外接円の半径（搬送部１４ｂの半径）は８ｍｍである。尚、第２スクリュー１４を軸方向に見たときの回転軸１４ａの半径（回転軸１４ａの半径は３ｍｍである。
【００９８】
従って、第１、第２の垂直平面Ｖ１、Ｖ２内の点を中心として第２スクリュー１４の搬送部１４ｂの回転によって形成される外接円を第２スクリュー１４の軸方向に見たときの半径をそれぞれＲ１（ｍｍ）、Ｒ２（ｍｍ）とすると、Ｒ１（ｍｍ）＝Ｒ２（ｍｍ）＝８ｍｍとなる。第１、第２の垂直平面Ｖ１、Ｖ２の位置で同様にして見た第２スクリュー１４の回転軸１４ａの半径をｒ１、ｒ２とすると、ｒ１（ｍｍ）＝ｒ２（ｍｍ）＝３ｍｍとなる。
【００９９】
正確に述べると、第２スクリュー１４の軸方向は水平面に対してΘ＝２（°）傾斜しているため、第１の垂直平面Ｖ１、第２の垂直平面Ｖ２内に現れる、第２スクリュー１４の回転によって形成される図形は、それぞれ長辺（図４中横方向）の半径がＲ１（ｍｍ）、Ｒ２（ｍｍ）、短辺（図４中縦方向）の半径がＲ１・ｃｏｓΘ（ｍｍ）、Ｒ２・ｃｏｓΘ（ｍｍ）である楕円になる。しかし、Θ＝２（°）のとき、ｃｏｓΘの値は０．９９９であり、本実験の説明においては誤差範囲内である。
【０１００】
上記実験から分かるように、点Ａの高さＨａによって、現像剤上に補給されたトナーの混合攪拌挙動に差が発生する。以下詳しく説明する。
【０１０１】
（ｉ）点Ａが第２スクリュー１４の最下点から垂直方向上方に５ｍｍより低い位置となる場合：
この場合、即ち、本実施例では、搬送部１４ｂの半径Ｒ１が８ｍｍであるので、点Ａの高さＨａが−３ｍｍより低い位置となる場合、補給されたトナーを現像剤中に引き込む能力は高いが、その近傍の現像剤が少ないため、引き込んだトナーを現像剤中のキャリアによって帯電する能力が劣る。
【０１０２】
（ｉｉ）点Ａが第２スクリュー１４の最下点から垂直上方に５ｍｍ以上高い位置であるが、第２スクリュー１４の回転軸１４ａの中心位置Ｐの位置から垂直方向上方に４ｍｍ高い位置を超える場合：
この場合、即ち、本実施例では、搬送部１４ｂの半径Ｒ１が８ｍｍであるので、点Ａの高さＨａが−３ｍｍ以上の位置となり、上記（１）の場合に比べ、引き込んだトナーを現像剤中のキャリアによって帯電する能力は高くなる。しかし、補給されたトナーを現像剤中に引き込む能力が若干低下し、特に、補給トナー量が多くなっている場合、或いはキャリアの帯電能自体が低下している場合に、十分な帯電付与能力が得られない。
【０１０３】
ここで、現像剤面Ｓの高さは、上述のように正確には、第１、第２の垂直平面Ｖ１、Ｖ２における搬送部１４ｂの高さ、即ち、第１、第２の垂直平面Ｖ１、Ｖ２に現れる楕円の縦方向（垂直方向）の半径Ｒ１・ｃｏｓΘ、Ｒ２・ｃｏｓΘと対比される。
【０１０４】
つまり、上記実験結果から分かるように、より好ましくは、
５（ｍｍ）−Ｒ１・ｃｏｓΘ（ｍｍ）≦Ｈａ（ｍｍ）≦４（ｍｍ）      ・・・（３）
とする。
【０１０５】
ここで、点Ｂの高さＨｂに関し、攪拌室２２の傾きΘを２°とした条件では本発明の効果が失われる条件を見出せなかった。そこで、攪拌室２２の傾きΘを１０°として再度上記同様の実験を行なったところ、点Ｂの高さＨｂが１５ｍｍ＋Ｒ２・ｃｏｓΘ（ｍｍ）［即ち、本例では２２．９ｍｍ（＝１５ｍｍ＋７．９ｍｍ（Ｒ２×ｃｏｓΘ））］を超える条件を安定的につくることが困難であった。
【０１０６】
これは、今回点Ｂの高さＨｂの測定点とした第２の垂直平面Ｖ２の位置、或いはこの第２の垂直平面Ｖ２より現像剤搬送方向下流側での点Ｂの高さＨｂに相当する高さが１５ｍｍ＋Ｒ２・ｃｏｓΘ（ｍｍ）を超えると、現像剤の逆流が多くなり過ぎて現像剤面Ｓが変化し易くなるからであると考えられる。従って、第２の垂直平面Ｖ２における点Ｂの高さＨｂ、及び第２の垂直平面Ｖ２より現像剤搬送方向下流側における上記高さＨｂに相当する高さは１５ｍｍ＋Ｒ２・ｃｏｓΘ（ｍｍ）を越えないことが好ましい。
【０１０７】
又、上記実験は、第２スクリュー１４のスパイラル状の搬送部１４ｂの半径（Ｒ１、Ｒ２）が８ｍｍの条件で行なった。この半径（Ｒ１、Ｒ２）が５ｍｍ〜１５ｍｍの条件で同様の実験を行なったところ、同様の結果が得られた。
【０１０８】
一方、搬送部１４ｂの半径（Ｒ１、Ｒ２）が５ｍｍ未満であると、現像装置１中の現像剤量が少なくなるため、本発明において求められるトナーの引き込み性能と帯電付与能の両立が困難となり好ましくない。又、搬送部１４ｂの半径（Ｒ１、Ｒ２）が１５ｍｍを超えると、発明の効果を得ることは可能であるものの、現像装置１自体が大型化するため好ましくない。
【０１０９】
つまり、好ましくは、
５（ｍｍ）≦Ｒ１≦１５（ｍｍ）      ・・・（４）
５（ｍｍ）≦Ｒ２≦１５（ｍｍ）      ・・・（５）
とする。通常、Ｒ１＝Ｒ２である。
【０１１０】
以上説明したように、本実施例によれば、現像剤搬送方向に対して逆流する方向の重力成分を利用して現像剤の攪拌性を向上する効果に加え、現像剤搬送方向ではトナーが現像剤に引き込まれる力を保持した上で、更に現像剤搬送方向下流側から逆流してくる現像剤によってトナーの引き込みを補助する効果が得られる。その結果、第２スクリュー１４によるトナーに対する帯電付与性を向上させ、トナー補給が多い場合や現像剤の長期使用時のようなより厳しい条件下においても、白地かぶりが生じ難くすることができる。これにより、攪拌距離Ｌを比較的短くしても、トナー補給位置Ｔから第１連通部２３までの間に補給されたトナーを十分帯電させることができる。典型的には、攪拌距離Ｌを画像形成幅Ｇと同等若しくはそれより短くすることができる。
【０１１１】
このように、本実施例によれば、現像容器２内の現像剤を攪拌・搬送する搬送部材による現像剤の攪拌機能が向上することができる。より具体的には、本実施例によれば、現像装置、或いはこれを備えた画像形成装置を必要以上に大型化することなく、トナーに対する帯電付与性を向上させ、トナー補給が多い場合や現像剤の長期使用時のようなより厳しい条件下においても、白地かぶりが生じ難くすることができる。
【０１１２】
実施例２
次に、本発明の他の実施例ついて説明する。本実施例の画像形成装置は、画像形成装置本体１０に対して着脱可能なカートリッジとして、プロセスカートリッジが着脱可能とされている。本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置と実質的に同一若しくは相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
【０１１３】
図６は、本実施例のプロセスカートリッジ７０の概略断面を示す。本実施例のプロセスカートリッジ７０は、感光体ドラム５１、一次帯電器５２、クリーニング装置５５、現像装置１が、枠体７１によって一体的に構成されている。ここで、現像装置１の構成は、実施例１で説明したものと同じである。
【０１１４】
プロセスカートリッジ７０は、画像形成装置本体１０が備える装着ガイド、位置決め部材などのカートリッジ装着手段５７を介して、取り外し可能に画像形成装置本体１０に装着される。
【０１１５】
一般に、プロセスカートリッジ７０は、感光ドラム５５が寿命に達したり、現像装置１内の現像剤が著しく劣化した場合において、プロセスカートリッジ７０全体を画像形成装置本体１０から取り出す。そして、新しいプロセスカートリッジ７０を画像形成装置本体１０に装着することにより、画像形成装置を復帰することができる。これにより、メンテナンス性の向上を図ることが可能となる。又、この高メンテナンス性のため、機器交換の専門知識を有するサービスマンに頼ることなく、ユーザー自身が行なうことができる。レーバーコストの低減による、画像形成装置のランニングコストの低減が可能となる。
【０１１６】
本実施例のプロセスカートリッジ７０は、実施例１のものと同じ構成とされている。従って、本実施例のプロセスカートリッジ７０によっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。特に、プロセスカートリッジ７０を大型化することなく、トナーに対する帯電付与性を向上させることができる。
【０１１７】
尚、プロセスカートリッジの構成は、上記実施例のものに限定されるものではない。つまり、ユーザのメンテナンス性及び各要素の寿命等を考慮してプロセスカートリッジの構成を適宜決めれば良く、電子写真感光体と、電子写真感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段、クリーニング手段のうち少なくとも１つと、を一体的にカートリッジ化して、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能としたものであればよい。又、画像形成装置本体に対して着脱可能なカートリッジは、上記プロセスカートリッジに限定されるものではなく、現像装置が単独で画像形成装置本体に対して着脱可能なユニット（現像カートリッジ）とされていてもよい。この場合も、上記実施例と同様、現像カートリッジを小型化を図ることができる。
【０１１８】
以上、本発明を実施例に則して説明したが、本発明の効果を得られる構成は必ずしも上記実施例の構成に限られるものではない。本発明によって示された条件の範囲内であれば、現像装置１や画像形成装置１００の構成などによって様々な様態をとることができる。例えば、上記実施例では、現像容器２には、画像形成によって消費された分に相当するトナーを補給するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、現像容器２から少量ずつキャリアを排出し、劣化したキャリアを新たなキャリアに交換する方式がある。このような場合、トナーと一緒にキャリアをも補給することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明を適用し得る画像形成装置の一例の概略断面図である。
【図２】本発明に係る現像装置の一実施例の概略断面図である。
【図３】本発明に係る現像装置の一実施例の上面図である。
【図４】本発明の特徴部分である、攪拌室内の現像剤面と搬送部材との関係を示す攪拌室の縦断面図である。
【図５】攪拌室内の現像剤面と搬送部材との関係を示す攪拌室内部の横断面図である。
【図６】本発明に係るカートリッジの一実施例の概略断面図である。
【図７】従来の現像装置の一例の上面図である。
【図８】従来の現像装置の他の例の縦断面図である。
【図９】従来の現像装置の他の例の横断面図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１        現像装置
２        現像容器
３        トナーカートリッジ（現像剤補給容器）
１０      画像形成装置本体
１３      第１スクリュー（搬送部材）
１４      第２スクリュー（搬送部材）
１７      現像剤補給機構
２１      現像室（第１現像剤収容室）
２２      攪拌室（第２現像剤収容室）
２３      第１連通部
２４      第２連通部
５１      感光ドラム（像担持体）
５２      一次帯電器（帯電手段）
５５      クリーニング装置（クリーニング手段）
７０      プロセスカートリッジ（カートリッジ）
１００    画像形成装置
Ｔ        トナー補給位置
Ｌ        攪拌距離
Ｇ        画像形成幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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